基于供需平衡和用水效率模型的节水效益分析

2014-09-14李永战LIYongzhan

价值工程 2014年1期

李永战LI Yong-zhan

（河北省桃林口水库管理局，秦皇岛066000）

0 引言

节约用水是在不降低经济社会发展能力和人民生活质量的前提下，还要确保合理用水的情况下，以提高水资源利用率，减少无谓的损耗为目的，所根据一些具体的功能、技术和管理等各项综合措施的行为。在目前水资源短缺和水污染日趋严重的条件下，节约用水作为水资源开发利用的一项战略性基础工程，是解决水资源供需矛盾的根本出路，也是实现社会经济可持续发展的重要条件。[1]

1 供需平衡-用水效率模型[4，5]

本模型主要涵盖水资源的可持续利用和使用效率主要包括：自然水资源量和用水量之间需求的矛盾如何解决；供水子系统和用水子系统之间的矛盾如何解决；农业用水率的程度以及工业用水率的产值；水资源重复利用状况；城市供水漏失状况以及农业产业结构的影响等等。

2 水资源供需比（R1）

供需比主要反映节水系统基本问题解决程度，包括水资源供需矛盾两方面的内容。若使节水得到可持续利用，水资源在评价期的最大允许取水量应大于开采量，而有效供水量应等于实际需水量。由于水资源的稀缺程度不同，两方面代表的节水水平也不尽相同。

考虑上述因素，可建立如下模型：

式中：①Rw=[D理论/V允许]а为水资源稀缺性参数。

式中：D理论—理论需水量（万m3），指评价部门依据一般用水标准，根据被评价水平年实际发展情况而求得的取水量；V开采—评价水平年水资源的最大允许取水量（万m3），包括地表水（地表径流）和地下水（动态储量）两部分。

对节水而言：D理论=Dt1+Dt2+Dt3

中共中央国务院印发的《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》指出：“一要坚持全员全过程全方位育人；二要充分发挥思想政治理论课的主渠道作用；三要加强高校马克思主义学院建设，打造马克思主义理论教学、研究、宣传和人才培养的坚强阵地。”[2]

Dt1为理论生活需水量（万m3），依据评价水平年被评人口和同类人均大生活用水定额求得，即：

Dt1=P用水·VUE大·365/1000

式中：P用水—用水总人口（万人）；VUE大—人均日大生活用水量（L/人·d）。

Dt2为理论工业需水量（万m3），依据行业国内产值及行业平均万元产值取水量先求得行业取水需求，而后用迭加方法得出工业取水需求，即：Dt2—1/1000Σ（VNPi·GPi）

式中：VNpi—第i行业万元产值取水量（m3/万元）；GPi—第i行业总产值（万元）

Dt3为其他需水量（万m3），应根据发展规模求出，其份额较小，可直接采用其实际用水量。当用水由生活及工业用水覆盖时，可不考虑该值。

а为RW的权重系数，0≤а≤1。考虑目前的缺水现状，а可取0.9。

RW反映水资源紧张状况不同，单位节水价值不同。可通过调整а来改变RW所起的作用。当由0向1变化时，RW由不起作用变为完全起作用，即其值的任何变化都将得到反映。

②R取=[V允许/V开采]β为取水供需平衡量度参数

式中：V允许—评价水平年水资源开采总量（万m3），应包括供水系统开采总量（公用自来水与单位自备水）及直接开采量；β—R取的权重系数，0≤β≤1，β≠а。将第一项乘入消掉V允许后，其值接近于下述R2，这样就难以反映该项平衡参数。因此，除非目的是想要忽略此项，β一般都不等于а。β可取0.5。

R取反映水资源与供水系统之间存在的供需矛盾被解决的程度。由于我国南方和北方水资源自然分布的差异，南北方不同该值存在明显的不同。为客观评价，采取权重系数β来进行调整。目前可取为0.5，既不使该值完全作用，又不使该值得不到充分反映。在应用中可以逐步确立更为合适的值β。

③R2=EXP〔-（1-S有效/D实际）〕2为用水供需平衡量度指标。

其中：S有效—评价水平年有效供水总量（万m3），为当年供水总量减去漏水量所得值，即S有效=S总·（1-P漏）；S总—当年供水总量（万 m3）；P漏—管网漏失率（%）；D实际—实际需水量（万m3），根据其自身的用水特点，在评价期实际所需用水量。与D理论相比，它主要体现自身的节水特点；与S有效相比，它反映的是当年供水无制约因素时的取水需求。当缺乏此参数时，其值可用于计划取水参数VP全市近似代替。

由于S有效＞D实际时，将造成水资源浪费，S有效＜D实际时，造成用水紧张；因此，这两种情况都应避免。水资源浪费严重，尽管通过节水使得S有效/D实际有所降低。但是，鉴于水资源短缺状况，仍需进一步加大节水力度。

3 节水效益比（R2）

效益比反映总体节水效率的高低。该值越大，说明节水效果越好。采用下述模型：

式中：S总—评价水平年供水总量（万m3），主要包括用于生活（VU生活）、工业（VU工业）、其他用途（VU其他）以及漏失量（V漏）的供水总量。数量上等于供水系统开采量减去自身消耗后的水量。这就覆盖了节水大部分方面，具体为：

①该值具有用水总量特征，反映用水各方面的综合效率，包含工业用水复用率、万元产值取水量、中水回用率、漏失率、新水利用系数等各种因素的作用，而不是仅仅反映某一方面的内容。

②由于计算D理论时，可有评价部门按一定标准进行，这为采用其他方法提供了接口机会。在应用时可直接采用“节水型标准”中的指标作为标准。

③分子分母都采用和的形式，强调取水大户的用水效率。假设某取水平评价用户，其用水组成为生活取水30%，工业取水70%。由于节水工作导致取水量下降一半，通过以下分析：

1）如工业取水量不变，生活用水下降一半时：

采用均值法：R2=（Dt1/VU生活+Dt2/VU工业）/2=（0.3/0.15+0.7/0.7）/2=1.5；

采用本法：R2=（Dt1+Dt2）/（VU生活+VU工业）=（0.3+0.7）/（0.15+0.7）=1.18。

2）如生活取水量不变，工业取水量下降一半时：

采用均值法：R2=（Dt1/VU生活+Dt2/VU工业）/2=（0.3/0.3+0.7/0.35）/2=1.5；

采用本法：R2=（Dt1+Dt2）/（VU生活+VU工业）=（0.3+0.7）/（0.3+0.35）=1.54

显然，采用这种方法更切合实际情况。

④将分子分母同时进行简化，可以得到不同项目的效率比，用于考虑不同项目时的效率，进而对该项目进行评价。如当其他用水所占比例较小时，可将Dt3及VU其他忽略，得R2=（Dt1+Dt2）/（VU生活+VU工业+V漏）只用于评价生活与工业用水效率。

⑤对于工业用水，使用此方法可有效反映不同工业结构所造成的影响。如生活用水和漏失率忽略后，得R2=Dt2/VU工业其中R2有各行业理论需水量求和所得，可以反映由于工业结构不同导致的用水变化。实际上，此时R2即为取水比差的倒数。

应用此方法进行城市用水效果评价时需要注意以下两点：一是由于两者均为独立参数，不利于应用的对比，因此就需要结合两者为整体；二是由于城市缺水严重，有可能因苛求水资源供需（R1）而打击节水效益R2的积极性，就需要我们根据不同的对象做出不同的方针，加强关键的侧重点。可采用两者结合，来共同反映不同城市在不同的发展阶段的不同的侧重点：R=W1R1+W2R2；W1，W2分别为R1，R2的权重系数，0＜W1，W2≤1，W1+W2=1。